JP3524601B2 - 焼却炉および溶融炉からの飛灰の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ焼却工場や産
業廃棄物焼却工場等における焼却炉および溶融炉から発
生する重金属含有飛灰の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、事業場や一般家庭から排出され
るゴミ（「都市ゴミ」または「一般廃棄物」と称されて
いる）は、都市ゴミ焼却場に集められて焼却処分される
が、その際に焼却炉から発生する燃えがらや飛灰は最終
処分場に堆積されていた。

【０００３】しかしながら、近年堆積場確保の困難性
や、堆積される飛灰に含まれている鉛、カドミウムなど
の重金属やダイオキシン類の有害性が問題視されてい
る。

【０００４】そのため、上記有害物質の安定化を図るた
めセメント固化法や薬剤処理法等が開発され実用化され
ているが、セメント固化法等によると埋立容積を減らす
ことができないため、堆積場の確保に関する問題点は未
解決のままである。また飛灰とセメントとの混練処理に
より、飛灰に含まれている重金属の溶出はなくなる（環
境庁告示第１３号法による溶出試験）と報告されている
が、酸性雨等の影響を考えた場合、セメントと混練した
飛灰中の重金属類は必ずしも安定であるとはいいきれな
い。

【０００５】一方、焼却炉からの燃えがらや飛灰を溶融
処理することにより、減容化やダイオキシン類の熱分解
による無害化を図ることができるという報告がある（永
田勝也著「都市ゴミ焼却炉におけるダイオキシン対策の
現状と動向」廃棄物学会誌第３巻第３号）。

【０００６】しかしながら、上記溶融処理によると、蒸
気圧の大きい鉛や亜鉛およびカドミウム等の重金属は、
炉内で揮発して排ガス中に入り、排ガスに入った重金属
は排ガス処理設備内で凝縮して再び飛灰となってしまう
という問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
従来の問題点を解決し、飛灰中に含まれている重金属を
安定な形で分離できる焼却炉および溶融炉からの飛灰の
処理方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するために鋭意研究した結果、飛灰を含む水性液の
液性をｐＨ８．０〜１１．０に調整することによって重
金属分と塩類とを分離し、後工程における鉱酸、中和剤
の添加量を少なくすることによってコストの安い処理方
法を確立することができた。

【０００９】すなわち本発明法は、第一に、焼却炉およ
び溶融炉から発生する塩素およびナトリウムを主とする
塩類と、亜鉛、銅、鉛を主とする重金属とを含む飛灰の
処理方法であって、上記飛灰に水と中和剤を添加して液
のｐＨを８．０〜１１．０に調整した後、重金属含有残
渣と塩類含有濾液とに固液分離する第一工程；得られた
残渣に水を加えてリパルプしてｐＨを３以下に調整して
亜鉛・銅を主成分とする重金属分を溶出せしめた後、鉛
を主成分とする重金属を含む残渣を濾別し非鉄製錬原料
とする第二工程；および上記第一工程並びに第二工程で
得られた濾液を混合して中和剤を添加し、ｐＨ７以上に
中和して亜鉛を主成分とする重金属の水酸化物を生成さ
せると共に、必要に応じてこの濾液に硫化剤を添加して
残りの重金属を硫化物として沈殿させ、これらの沈殿物
を濾別し非鉄製錬原料とする第三工程；からなることを
特徴とする焼却炉および溶融炉からの飛灰の処理方法で
あり、第二に、焼却炉および溶融炉から発生する塩素お
よびナトリウムを主とする塩類と、亜鉛、銅、鉛を主と
する重金属とを含む飛灰の処理方法であって、上記飛灰
に水と中和剤を添加してｐＨを８．０〜１１．０に調整
して重金属含有残渣と塩類含有濾液とに固液分離する第
一工程；得られた残渣に水を加えてリパルプしてｐＨを
３以下に調整して亜鉛・銅を主成分とする重金属分を溶
出せしめた後、鉛を主成分とする重金属を含む残渣を濾
別し非鉄製錬原料とする第二工程；第二工程で得られた
濾液に中和剤を添加し、ｐＨ８以上に中和して亜鉛を主
とする重金属の水酸化物を生成させて固液分離し該水酸
化物を非鉄製錬原料とし、液分を前記第一工程に繰り返
す第三工程；および第一工程で得られた濾液に硫化剤を
添加して固液分離し非鉄製錬原料とする第四工程；から
なることを特徴とする焼却炉および溶融炉からの飛灰の
処理方法に関するものである。

【００１０】

【作用】本発明法を、都市ゴミ焼却工場における焼却灰
の溶融処理の際に発生する飛灰の処理方法を例にあげて
具体的に説明する。

【００１１】まず飛灰を水に溶解させてスラリーとし、
このスラリーを攪拌しながら中和剤として水酸化ナトリ
ウム、炭酸ナトリウム、または水酸化カルシウムの少な
くとも一種を添加し、そのｐＨを８．０〜１１．０の間
に調整することによって、重金属からなる澱物を生成さ
せ、塩素やナトリウム等の塩類とを固液分離する（第一
工程）。なお、上記スラリー化された飛灰のｐＨはその
組成によって異なるため中和剤の添加量は飛灰に応じて
調整する必要がある。また、上記スラリーのｐＨが既に
最適ｐＨである場合には中和剤を加える必要はない。

【００１２】次いで第一工程で得られた残渣に水を加え
てリパルプして塩酸または硫酸等の鉱酸を添加してｐＨ
を３．０以下、好ましくは１．０前後に調整して亜鉛、
銅を主成分とする重金属を溶解せしめ、鉛を含有する残
渣と、亜鉛、銅を主成分とする重金属を含む水溶液とに
固液分離する（第二工程）。この鉛残渣を洗浄する場合
の液としては、通常の水洗でもよいが、水酸化ナトリウ
ム液によって洗浄すると不純物の少ない鉛残渣を回収す
ることができ、鉛製錬用原料として好ましいことが判明
した。

【００１３】次いで第一工程濾液に上記第二工程濾液を
混合してそのｐＨを７以上、好ましくは７．５〜８．５
前後に調整することにより、亜鉛を主とする重金属の水
酸化物を生成させ、その液中に重金属が残留している場
合には、さらに該溶液中の硫化ナトリウム、水硫化ナト
リウムまたは硫化水素などの硫化剤を添加することによ
り、残留する重金属を硫化物として沈澱させ、この溶液
を濾過して亜鉛澱物と中和濾液を得る（第三工程）。

【００１４】また、別な処理方法としては上記第二工程
濾液を第一工程濾液と混合することなく、直接にｐＨを
８以上、好ましくは８．５〜９．５前後に調整すること
により、亜鉛を主とする重金属の水酸化物の沈澱物を生
成させ、この溶液を濾過して亜鉛澱物と中和濾液を得
（第三工程）、該工程液を第一工程における飛灰のリパ
ルプ水として繰り返し用いると共に、得られた第一工程
濾液に硫化ナトリウム、水硫化ナトリウムまたは硫化水
素などの硫化剤を添加することにより残留する重金属を
硫化物として沈澱させ、この溶液を濾過して澱物を第三
工程の水酸化物と併せて亜鉛製錬の原料として回収し、
一方、濾液は排水とした（第四工程）。なお本法は、亜
鉛澱物への塩素等の入り込みが非常に少ないため、亜鉛
澱物の水洗浄の必要はなく、かつ、水の使用量が少ない
等の利点を有す。

【００１５】上記のように本発明法においては、飛灰に
含まれている重金属を、残渣（主に鉛を含有）、水酸化
澱物（主に亜鉛を含有）、硫化澱物（主に鉛、亜鉛の硫
化物）として分けて分離することができるため、それぞ
れ非鉄製錬原料として活用できるものである。尚、本発
明における飛灰とは都市ゴミ焼却場の焼却炉および溶融
炉からの飛灰のみならず、廃棄物の焼却飛灰を原料の一
部とするセメントキルンからの飛灰も含むものとする。

【００１６】以下実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明の範囲は以下の実施例により制限され
るものではない。

【００１７】

【実施例１】本発明の飛灰の処理方法の一例を以下に示
す。まず、３リットルビーカーに蒸留水２リットルを入
れて攪拌しながら表１に示す組成の飛灰 Lot.Aを１００
ｇ入れてスラリーとし、１０分間攪拌しながら中和剤と
して水酸化ナトリウム液を添加してｐＨを９．０に調整
して重金属分の澱物と、塩類とを濾過分離した（第一工
程）。

【００１８】次いで得られた残渣をリパルプして液中に
安価な硫酸を添加することによってｐＨを１．０に調整
して鉛以外の重金属を溶出せしめ、鉛を含む残渣を濾別
した（第二工程）。この場合、第一工程で塩素等の塩類
を事前に分離しているため残渣への塩類の入り込みはほ
とんどなく、従って、回収残渣の水洗浄は必要ないこと
が判明した。

【００１９】次いで該工程液を前記第一工程濾液と混合
した後、２００g/l に濃度調整した水酸化ナトリウム水
溶液を添加してｐＨ８まで中和し、さらに１０g/l に濃
度調整した水硫化ナトリウムを酸化還元電位で−１００
mV（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）まで添加し、亜鉛を主と
する重金属の水酸化澱物およびその他の重金属の硫化物
を生成させ、固液分離し、残渣は水洗浄して亜鉛澱物と
した（以上第三工程）。

【００２０】上記のようにして得た残渣（鉛澱物）、沈
澱物（亜鉛澱物）、排水（硫化濾液）および飛灰中にお
けるＰｂ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃ
ａ、ＣｌおよびＮａの含有量（率）を調べ、その結果を
表１に併せて示した。

【００２１】

【表１】 表１からもわかるように、飛灰に含まれている鉛および
亜鉛等の重金属は安定な形でほぼ完全に分離されてい
た。また鉛残渣中の鉛品位は３１．８９％、澱物中の亜
鉛品位は３３．７０％であり、これらは資源として非鉄
製錬所で処理できるものであった。さらに中和排水は排
水基準を下回っており、直接河川や海に放流できるもの
であった。

【００２２】

【実施例２】表２に示す飛灰 Lot.Bを別なフローシート
で処理した。先ず第一工程および第二工程は実施例１と
同様に処理し、得られた第二工程液に２００g/l に濃度
調整した水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨ９まで
調整して、亜鉛を主成分とする水酸化物を固液分離した
（第三工程）。この場合、第二工程液には塩素等の塩類
の入り込みはほとんどなく、従って、回収澱物の水洗浄
は必要でないことが判明した。

【００２３】次いで得られた第三工程の水酸化ナトリウ
ム液は前記第一工程の飛灰のリパルプ水として繰り返し
使用することもできるが、本発明法では第一工程濾液に
１０g/l の濃度調整した水硫化ナトリウムを酸化還元電
位で−１００mV（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）まで添加
し、晶出した浮遊物を固液分離した（第四工程）。この
回収浮遊物は極微量であり、Ｘ線回折の結果、鉛と亜鉛
の硫化物であることが判明した。

【００２４】上記のようにして得た残渣（鉛澱物）、沈
澱物（亜鉛澱物）、排水（硫化濾液）および飛灰中にお
けるＰｂ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃ
ａ、ＣｌおよびＮａの含有量（率）を調べ、その結果を
表２に併せて示した。

【００２５】

【表２】 表２からもわかるように、飛灰に含まれている鉛および
亜鉛等の重金属は安定な形でほぼ完全に分離されててい
ることが判明し、実施例１同様にこれらの重金属分は非
鉄製錬所の資源として十二分に使用できるものであっ
た。

【００２６】

【発明の効果】本発明の開発により、飛灰に含まれてい
る重金属を安定な形で分離することができるようになっ
た、また本発明法によって分離された鉛を含む残渣と亜
鉛を主とする重金属の水酸化澱物は鉛および亜鉛の資源
として活用できるものであるため、有害な重金属を埋め
立てることなく安全な処分を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例を示すフローシートである。

【図２】本発明の他の一例を示すフローシートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉澤 智司 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 同和鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−45783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−161583（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−170354（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−109533（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−265189（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−52876（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却炉および溶融炉から発生する塩素お
   よびナトリウムを主とする塩類と、亜鉛、銅、鉛を主と
   する重金属とを含む飛灰の処理方法であって、上記飛灰
   に水と中和剤を添加して液のｐＨを８．０〜１１．０に
   調整した後、重金属含有残渣と塩類含有濾液とに固液分
   離する第一工程；得られた残渣に水を加えてリパルプし
   てｐＨを３以下に調整して亜鉛・銅を主成分とする重金
   属分を溶出せしめた後、鉛を主成分とする重金属を含む
   残渣を濾別し非鉄製錬原料とする第二工程；および上記
   第一工程並びに第二工程で得られた濾液を混合して中和
   剤を添加し、ｐＨ７以上に中和して亜鉛を主成分とする
   重金属の水酸化物を生成させると共に、必要に応じてこ
   の濾液に硫化剤を添加して残りの重金属を硫化物として
   沈殿させ、これらの沈殿物を濾別し非鉄製錬原料とする
   第三工程；からなることを特徴とする焼却炉および溶融
   炉からの飛灰の処理方法。
2. 【請求項２】 焼却炉および溶融炉から発生する塩素お
   よびナトリウムを主とする塩類と、亜鉛、銅、鉛を主と
   する重金属とを含む飛灰の処理方法であって、上記飛灰
   に水と中和剤を添加してｐＨを８．０〜１１．０に調整
   して重金属含有残渣と塩類含有濾液とに固液分離する第
   一工程；得られた残渣に水を加えてリパルプしてｐＨを
   ３以下に調整して亜鉛・銅を主成分とする重金属分を溶
   出せしめた後、鉛を主成分とする重金属を含む残渣を濾
   別し非鉄製錬原料とする第二工程；第二工程で得られた
   濾液に中和剤を添加し、ｐＨ８以上に中和して亜鉛を主
   とする重金属の水酸化物を生成させて固液分離し該水酸
   化物を非鉄製錬原料とし、液分を前記第一工程に繰り返
   す第三工程；および第一工程で得られた濾液に硫化剤を
   添加して固液分離し非鉄製錬原料とする第四工程；から
   なることを特徴とする焼却炉および溶融炉からの飛灰の
   処理方法。